研究显示癌细胞如何控制EMT程序的ON/OFF开关
由加州大学圣地亚哥分校医学院(University of California, San Diego School of Medicine)的研究人员领导的一组科学家首次展示了癌细胞是如何控制一个程序的ON/OFF开关的,这个程序用于发育胚胎,从而在体内有效地转移,脱离并扩散到身体的其他部位,在那里它们可以增殖并长成继发性肿瘤。
研究结果发表在12月11日的《科学》杂志上。
在90%的癌症死亡中,癌症的扩散,也就是所谓的转移,最终会通过影响更多的组织和功能,直到身体衰竭而杀死病人。十年前,一位名叫Jean Paul Thiery的法国癌症研究人员假设,肿瘤细胞的转移是通过一种被称为上皮-间质转化(epithelial-to-mesenchymal transition)的发育过程进行的。
EMT见于发育中的胚胎,其细胞从静止的上皮细胞转变为更具移动性的间充质细胞,后者能够迁移到新的位置并产生新的组织和器官类型。Thiery提出,癌细胞也会开启EMT,暂时改变属性,这样它们就可以脱离原发肿瘤,进入血液,在其他地方播下新的肿瘤种子。到达一个新位置后,癌细胞关闭EMT程序,生长为转移癌或肿瘤。
Thiery的假设是有争议的,因为研究人员无法在体内找到支持的证据。药理学和儿科学副教授、该论文的资深作者杨静博士说:“尽管这个模型是在2002年提出的,但还没有在自发性肿瘤模型中进行过实验来证明它。”“我们的新研究提供了可逆EMT在转移中的体内证明,并有助于解决这一转移主要理论的争议。”
利用小鼠鳞状细胞癌模型,杨实验室的博士后、该研究的第一作者Jeff Tsai博士在马萨诸塞州剑桥市Whitehead生物医学研究所和拉霍亚市Sanford-Burnham医学研究所的合作者的帮助下,证明了一种名为Twist1的EMT诱导基因的激活足以打开EMT开关,并促进癌细胞扩散到血液循环中。同样重要的是,研究人员发现,在远处关闭EMT开关对于播散性肿瘤细胞增殖和形成转移是必不可少的。他们的发现表明,可逆EMT可能是人类癌症转移的关键驱动力。
“发育型EMT和转移型EMT有很多相似之处,”杨说。“这两个过程似乎使用相同的细胞机制和信号通路来激活EMT程序。在胚胎发生过程中,EMT程序往往是永久性的,上皮细胞承诺间充质命运。我们的研究表明,癌细胞需要一个可逆的EMT来实现有效的转移。这表明,EMT逆转可能是将肿瘤细胞从休眠状态中唤醒的关键一步,在这种现象中,癌症患者在最初的原发性肿瘤诊断和切除数年后发生转移。”
目前还不完全清楚Twist1是如何在原发性肿瘤中变得活跃的,尽管之前的研究指出了肿瘤微环境中的缺氧和炎症等因素。研究人员还不清楚Twist1是如何“在远处器官关闭”的。杨说,这些都是目前实验的主题。
更广泛地说,已发表的研究结果表明,需要更多的研究来确定如何靶向EMT来对抗癌症转移。一些制药公司和研究机构已经在寻求将EMT抑制剂作为可能的癌症治疗方法。
“由于EMT的逆转促进了转移的定植和生长,这项研究实际上警告说,当患者已经存在循环肿瘤细胞时,抑制EMT的治疗可能会对预防远处转移产生反效果。相反,阻断EMT逆转可能会阻止休眠的肿瘤细胞建立转移。”
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